一種電流源型機電混合式直流斷路器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直流斷路器，特別涉及一種機電混合式的直流斷路器。
【背景技術(shù)】
[0002]直流輸電與交流輸電相比，具有線損低、不存在系統(tǒng)同步運行穩(wěn)定性問題等一系列優(yōu)點。近年來，隨著電壓源型高壓變流器等技術(shù)的迅速發(fā)展，柔性多端高壓直流輸電系統(tǒng)、直流輸配電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研宄受到了國內(nèi)外的高度重視。作為規(guī)定時間內(nèi)承載并開斷直流電網(wǎng)正常電流以及各種故障電流的開關(guān)設(shè)備，高壓直流斷路器是直流輸(配)電網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的運行、控制與保護基礎(chǔ)。
[0003]高壓直流斷路器大體可以分為機械式高壓直流斷路器、全固態(tài)高壓直流斷路器與混合式高壓直流斷路器。直流電不存在電流自然過零點，滅弧困難。在低壓小電流應(yīng)用場合，可以通過增大電弧電壓、分段串接限流電阻或控制磁場氣體發(fā)電斷流等方法實現(xiàn)強迫直流開斷熄弧。但在高壓大電流應(yīng)用場合，上述方法不可行，一般是對常規(guī)機械式交流斷路器結(jié)構(gòu)做適當(dāng)改造，并增加能夠在開斷直流電流過程中自動形成尚頻振蕩電流過零點的振蕩換流回路，以解決機械開關(guān)切斷尚壓大直流電流時的滅弧問題。機械式高壓直流斷路器具有運行穩(wěn)定、帶載能力強、通態(tài)損耗小等優(yōu)點，但由于自身結(jié)構(gòu)的制約，斷開時會使疊加在直流開關(guān)的電流正向幅值至少增大一倍多，也并不能減少電弧兩端的電壓，增大了分?jǐn)啻箅娏鞯碾y度，造成電弧難以熄滅，易損壞觸頭，故障電流切除時間較長，無法實時、靈活、快速動作【穆建國等.直流固態(tài)斷路器拓撲結(jié)構(gòu)的設(shè)計與分析[J].中國電機工程學(xué)報，2010，30(18):109-114】。全固態(tài)高壓直流斷路器具有開斷時間短、無弧光等優(yōu)點，但存在容易過壓過流、通態(tài)損耗高等無法克服的缺點，極大的影響了全固態(tài)直流斷路器的實際應(yīng)用【Peter G, Ferreira J.Zero voltswitching hybrid DC circuit breakers[C]//Proceedings ofIndustry Applicat1nsConference.Rome, Italy:1EEE, 2000:2923-2927】?；旌鲜礁邏褐绷鲾嗦菲鹘Y(jié)合了機械開關(guān)良好的靜態(tài)特性與電力電子器件良好的動態(tài)性能，具有通態(tài)損耗小、開斷時間短無需專用冷卻設(shè)備等優(yōu)點，是目前斷路器研發(fā)的新方向，有著廣闊的應(yīng)用前景【LucaN, Roberto P.Feasibility Study of a Hybrid Mechanical-Static DC CircuitBreakerfor Superconducting Magnet Protect1n[J].1EEE Transact1ns onAppIiedSuperconductivity, 2009, 19(2):76-83 ；P1van E,Performance analysis of a hybridIGCTs—mechanical DC circuit breakerfor quench protect1n of superconductingmagnets[C]//Proceedings of 22nd Symposium onFus1n Engineering (SOFE).Albuquerque, New Mexico:1EEE, 2007:1-4】。專利一種減少正向疊加電流的直流斷路器(申請?zhí)?201210125997.4)中提及的基于電壓源逆變器的直流斷路器使直流開關(guān)上的疊加電流的正向幅值大為減少，適當(dāng)減輕了開關(guān)分?jǐn)啻箅娏鞯碾y度，但是并未鉗制直流開關(guān)兩端的電壓，使得斷開時開關(guān)兩端電壓升高。由于此專利是基于電壓源性逆變器，所以需要有電壓波形轉(zhuǎn)換為所需的特定電流波形，使得控制電路難度增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有直流斷路器的不足，提供一種電流源型機電混合式直流斷路器。該直流斷路器在檢測到大的直流故障電流時，通過電流源型逆變電路，產(chǎn)生人工交流電流，使直流故障電流和人工產(chǎn)生的兩個交流電流疊加，并換流至晶閘管回路，在產(chǎn)生過零點的同時降低了正向疊加電流的幅值，也減小了機械開關(guān)上的電弧電壓，從而有效地抑制了電弧的產(chǎn)生，提高了斷路器容量。
[0005]為了達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種電流源型機電混合式直流斷路器，該直流斷路器由電流源型逆變電路，變壓電路，直流開關(guān)觸頭，晶閘管和非線性電阻組成；電流源型逆變電路由直流電源、逆變器和濾波器構(gòu)成，逆變器的輸入端與直流電源的正向輸出端相連，逆變器的輸出端與濾波器相連；變壓電路由中頻變壓器和隔直電容構(gòu)成，中頻變壓器的輸出繞組與隔直電容串接；電流源型逆變電路中的濾波器與變壓電路中的變壓器串接，變壓電路并接于直流開關(guān)觸頭兩端；晶閘管和非線性電阻分別并接于直流開關(guān)觸頭的兩端。
[0007]本發(fā)明的另一種方案是:一種電流源型機電混合式直流斷路器，該直流斷路器由電流源型逆變電路，變壓電路，直流開關(guān)觸頭，晶閘管，非線性電阻和電容組成；電流源型逆變電路由直流電源、逆變器和濾波器構(gòu)成，逆變器的輸入端與直流電源的正向輸出端相連，逆變器的輸出端與濾波器相連；變壓電路由中頻變壓器和隔直電容構(gòu)成，中頻變壓器的輸出繞組與隔直電容串接；電流源型逆變電路中的濾波器與變壓電路中的變壓器串接，變壓電路并接于直流開關(guān)觸頭兩端；晶閘管與電容串聯(lián)后并接于直流開關(guān)觸頭兩端，非線性電阻并接于直流開關(guān)觸頭的兩端。
[0008]本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:
[0009](I)本發(fā)明在應(yīng)用中，通過控制電流源型逆變電路，使人工產(chǎn)生的交流電流疊加到直流故障電流上，使疊加電流產(chǎn)生過零點，并且使正向疊加電流的幅值較小，若沒有本發(fā)明所提及的逆變電路，將產(chǎn)生疊加電流。
[0010](2)本發(fā)明在應(yīng)用中，通過電弧電壓觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通，使得故障電流和人工交流電流換流至晶閘管回路，鉗制電弧電壓僅為晶閘管導(dǎo)通電壓。
[0011](3)逆變電路人工產(chǎn)生的交流電流是周期性的，并且正負波形對時間軸的面積相等，可以消除直流電流分量，以維持隔直電容兩端的電壓平衡。本發(fā)明可以根據(jù)不同的需求，通過控制電流源型逆變電路，使人工產(chǎn)生的交流電流的負半波的周期和幅值均可變。
[0012](5)本發(fā)明在應(yīng)用中，單相逆變電路中的